사막 식물 타마릭스 아필라의 잎에 있는 소금 결정이 물을 흡수하는 방식은 인간이 건조한 환경에서 물 수확 기술을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.
타마릭스 아필라는 잎을 통해 염분을 배출하여 염분이 많은 환경에서도 생존할 수 있습니다. 사진: 마리에 알 한다위/뉴욕대 아부다비
덥고 건조한 사막에서 식물은 뿌리를 땅속 깊이 뻗어 지하수를 활용하는 등 주변 환경에서 담수를 추출하고 저장하는 다양한 방법을 개발해 왔습니다. 스미소니언 연구소는 11월 13일, 잎에 있는 소금 결정을 이용하여 공기 중의 물을 흡수하는 독특한 새로운 메커니즘을 발견했다고 발표했습니다. 이 연구는 미국 국립과학원 회보(PNAS)에 게재되었습니다.
타마릭스 아필라는 타마리카과(Tamaricaceae )에 속하는 염분 배출 식물로, 고염분 토양에 적응하여 자생합니다. 아프리카와 중동의 사막이 원산지입니다.
식물은 뿌리를 통해 바닷물을 빨아들여 필요한 만큼 흡수한 후, 잎에 있는 샘을 통해 잉여 농축된 바닷물을 배출합니다. 뉴욕대학교 아부다비 캠퍼스의 화학자이자 연구 공동 저자인 팬스 나우모프는 "바닷물은 떨어지지 않고 표면에 달라붙습니다."라고 설명합니다. 뜨거운 사막의 태양 아래서 물은 증발하여 잎에 하얀 소금 결정을 남깁니다. 밤이 되면 이 결정은 물로 부풀어 오르기 시작합니다.
소금 결정이 얼마나 많은 물을 흡수하는지 정확히 확인하기 위해 연구팀은 타마릭스 아필라(Tamarix aphylla) 식물의 갓 자른 가지를 실험실의 사막 시뮬레이션 챔버에 두었습니다. 20분마다 가지의 무게를 측정한 결과, 두 시간 후 약 15mg의 물이 흡수된 것을 확인했습니다. 그런 다음 가지를 씻어 소금 결정을 제거하고 실험을 반복했습니다. 이번에는 식물이 1.6mg의 물만 흡수했습니다.
뉴욕대학교 아부다비 캠퍼스의 재료 과학자 이자 연구 공동 저자인 마리에 알-한다위는 "이 결과는 식물 표면이 아니라 소금이 물을 모으는 주요 원인이라는 것을 증명해 우리에게 결정적인 의미를 갖는다"고 말했습니다.
연구팀은 또한 다른 실험들을 수행하여 타마릭스 아필라(Tamarix aphylla) 가 테플론보다 수분 결합력이 거의 두 배 높다는 것을 발견했습니다. 또한 잎에 있는 소금 결정의 성분을 분석한 결과, 염화나트륨, 석고, 황산리튬을 포함한 최소 10가지 미네랄로 구성되어 있음을 발견했습니다. 이러한 미네랄의 조합은 상대 습도가 약 55%로 낮은 상황에서도 공기 중의 수분을 흡수하는 데 도움이 됩니다.
루이지애나 주립대학교의 생물학자 마헤시 다사나야케는 소금 결정이 식물이 물을 흡수하는 방법을 제공할 수 있다고 말하지만, 식물이 실제로 소금 결정이 흡수한 물을 사용한다고 생각하지는 않는다고 덧붙였습니다. "식물이 어떻게 에너지를 사용하여 물을 얻는지에 대한 기전적 근거는 찾을 수 없습니다."라고 그녀는 말했습니다.
그러나 나우모프는 이 메커니즘이 작동하는 방식을 이해하면 공기 중에서 물을 수확하는 새로운 기술 개발에 영감을 줄 수 있고, 이를 통해 인간이 더 환경 친화적인 물 수집 방법을 만들거나 현재의 인공 강우 방법을 개선하는 데 도움이 될 수 있다고 말했습니다.
투 타오 ( 스미소니언 에 따르면)
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